一种灌浆工程中的压水试验检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种灌浆工程中的压水试验检测系统，包括传感器节点模块A、中继节点模块、检测模块、第一计算模块、路径损耗因子计算模块、第二计算模块和决策模块A。本发明专利技术降低了信号传输过程中的损耗，降低了数据时延，提高了数据的采样频率，提高了网络传输效率，能够使压水试验中的检测信号传输更加稳定高效。

A testing system of water pressure test in grouting engineering

The invention discloses a water pressure test and detection system in grouting engineering, which comprises a sensor node module a, a relay node module, a detection module, a first calculation module, a path loss factor calculation module, a second calculation module and a decision module a. The invention reduces the loss in the process of signal transmission, reduces the data delay, improves the sampling frequency of data, improves the network transmission efficiency, and enables the detection signal transmission in the water pressure test to be more stable and efficient.

【技术实现步骤摘要】
一种灌浆工程中的压水试验检测系统
本专利技术涉及灌浆
，更为具体地，涉及一种灌浆工程中的压水试验检测系统。
技术介绍
压水试验是一种在水文地质试验里，在钻孔中进行的渗透试验，在灌浆工程的压水试验主要是了解灌浆段岩体的相对渗水性、岩体裂隙的开度、充填物的性质等。如果修建大型的水工建筑物，如大坝等，一般都是用压水试验来了解地基的渗漏情况，以及将压水试验用在大坝的防渗灌浆帷幕设计、灌浆帷幕的防渗效果检查等。灌浆工程的压水试验需要采集的数据包括灌浆过程的流量、压力等。但是，由于施工现场，施工器械、工作人员集中，温度、湿度和噪声干扰偏高的原因，信号在传输过程中，容易受到这些障碍物引起的散射、反射、绕射的干扰，信号波动幅度较大，导致数据通信链路容易发生故障，数据传输质量降低。现有的灌浆压水试验检测技术，大多依赖于有经验的人工进行压水试验效果判断，或者通过安装简单的数据采集设备采集数据进行呈现，缺乏智能化监控处理手段，导致压水试验的检测过程存在数据传输能耗高，检测信号产生时延等问题，尤其是在复杂环境下，压水试验作业的数据通信一直存在信号衰减，以及容易受到链路故障的影响等问题困扰。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种灌浆工程中的压水试验检测系统，降低了信号传输过程中的损耗，降低了数据时延，提高了数据的采样频率，提高了网络传输效率，能够使压水试验中的检测信号传输更加稳定高效。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种灌浆工程中的压水试验检测系统，包括传感器节点模块A、中继节点模块、检测模块、第一计算模块、路径损耗因子计算模块、第二计算模块和决策模块A；传感器节点模块A，在传感器节点模块A中设置有流速仪探头，在灌浆设备的位置设置传感器节点模块A，每台所述灌浆设备配置有至少一个所述传感器节点模块A；中继节点模块，设置有至少一个中继节点，所述中继节点与多个传感器节点模块A连接，所述中继节点向周围一跳范围内的传感器节点模块A周期性地广播定位请求信息M；检测模块，检测灌浆设备控制系统是否发出数据采集指令，如果是，则通过伺服系统将设置在所述传感器节点的流速仪探头缓慢放入试验钻孔，所述流速仪探头用于采集试验钻孔内的流速数据，并将采集的流速数据保存在传感器节点模块A；第一计算模块，用于计算中继节点的第一RSSI值，保存有流速数据的传感器节点模块A接收所述中继节点模块的定位请求信息M，在收到定位请求信息M后，提取定位请求信息M中的所有RSSI值，并对设定时间段T内的一组RSSI值去掉其中的最大值和最小值后求平均值，将该平均值作为请求定位的中继节点的第一RSSI值；路径损耗因子计算模块，用于计算路径损耗因子，对确定了第一RSSI值的中继节点，向传感器节点模块A发送路径损耗因子请求R；接收到所述路径损耗因子请求R的传感器节点模块A，向周围一跳范围内的其余中继节点或其余传感器节点模块A发送第二RSSI，其余传感器节点模块A只接收除要求定位的中继点以外的一跳范围内的传感器节点模块A或者其余中继节点发送的第二RSSI值，收到第二RSSI值的中继节点计算路径损耗因子n，并向要求定位的中继节点回复该路径损耗因子n；第二计算模块，用于计算传感器节点模块A之间的距离，中继节点在收到路径损耗因子n值后，基于n值计算传感器节点模块A之间的距离；决策模块A，用于决策流速检测数据的传输模式；设定距离阈值，然后判断第二计算模块的计算结果是否低于所述距离阈值，如果是，则将第二计算模块中计算结果低于距离阈值的传感器节点模块A中保存的流速数据传输至与该传感器节点模块A连接的中继节点，基于中继节点传输压水试验中流速检测数据；如果否，则不作处理，基于传感器节点采集并传输压水试验中的流速检测数据。进一步地，在路径损耗因子计算模块中，采用如下公式计算路径损耗因子n：其中，RSSIb为传感器节点a的RSSI值，RSSIa为传感器节点b的RSSI值，da为传感器节点a至参考节点d0的距离，db为传感器节点b至参考节点d0的距离，Xσ为平均值为0、方差为σ的高斯随机噪声变量。进一步地，在第二计算模块中，将n值带入下式计算da：然后，计算传感器节点a、b之间的距离。一种灌浆工程中的压水试验检测系统，包括传感器节点模块B，用于替换所述传感器节点模块A；传感器节点模块B，在所述传感器节点模块B内设置有压力传感器探头，检测灌浆设备控制系统是否发出数据采集指令，如果是，则通过所述压力传感器探头采集试验钻孔内的压力数据，并将采集的压力数据保存在传感器节点模块B。一种灌浆工程中的压水试验检测系统，包括决策模块B，用于所述替换决策模块A；决策模块B，用于决策压力检测数据的传输模式；设定距离阈值，然后判断第二计算模块的计算结果是否低于所述距离阈值，如果是，则将第二计算模块中计算结果低于距离阈值的传感器节点模块B中保存的流速数据传输至与该传感器节点模块B连接的中继节点，基于中继节点传输压水试验中压力检测数据；如果否，则不作处理，基于传感器节点模块B采集并传输压水试验中的压力检测数据。进一步地，包括故障检测模块；故障检测模块，设置初始化传感器节点的RSSI0，并向初始化传感器节点模块的一跳范围内通信正常的其余传感器节点移动设定的距离，然后检测该传感器节点的RSSI值是否低于RSSI0，如果是，则继续向初始化传感器节点的一跳范围内通信正常的其余传感器节点移动设定的距离；如果否，则检测该传感器节点的丢包率ρ是否等于零，如果丢包率ρ等于零，则在该位置设置一个新的传感器节点，如果丢包率ρ大于零，则继续向初始化传感器节点的一跳范围内通信正常的其余传感器节点移动设定的距离；所述传感器节点模块包括传感器节点模块A、传感器节点模块B。进一步地，所述传感器节点包括MCU模块、存储器模块、通信模块、传感器模块和电源模块，所述存储器模块、通信模块、传感器模块和电源模块分别与MCU模块连接。进一步地，所述传感器模块包括传感器和AD转换模块，所述传感器与AD转换模块，所述AD转换模块与MCU模块连接。进一步地，所述通信模块包括无线通信模块，所述无线通信模块与MCU模块连接。进一步地，所述无线通信模块包括ZigBee无线模块。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术首次在灌浆压水试验中对检测数据的传输模式使用决策机制，解决了常规技术仅是直接采集、传输造成数据通信时延，进而影响到在灌浆压水试验中的检测准确度、精度、效率和不稳定等问题。通过在信号采集阶段引入决策机制，通过选择数据传输模式，降低了数据等待时延，降低了信号传输过程中的损耗，提高了数据的采样频率，提高了网络传输效率，信号传输更加稳定高效。(2)在功率一定的时候，能够提高数据传输速率，在传输速率一定时，能够节省功率，不仅降低数据传输时延，而且在大坝在建成后，由于大坝需要承受很大的渗透压力，使用本专利技术中的压水试验检测方法，提高了压水流量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种灌浆工程中的压水试验检测系统，其特征在于，包括传感器节点模块A、中继节点模块、检测模块、第一计算模块、路径损耗因子计算模块、第二计算模块和决策模块A；/n传感器节点模块A，在传感器节点模块A中设置有流速仪探头，在灌浆设备的位置设置传感器节点模块A，每台所述灌浆设备配置有至少一个所述传感器节点模块A；/n中继节点模块，设置有至少一个中继节点，所述中继节点与多个传感器节点模块A连接，所述中继节点向周围一跳范围内的传感器节点模块A周期性地广播定位请求信息M；/n检测模块，检测灌浆设备控制系统是否发出数据采集指令，如果是，则通过伺服系统将设置在所述传感器节点的流速仪探头缓慢放入试验钻孔，所述流速仪探头用于采集试验钻孔内的流速数据，并将采集的流速数据保存在传感器节点模块A；/n第一计算模块，用于计算中继节点的第一RSSI值，保存有流速数据的传感器节点模块A接收所述中继节点模块的定位请求信息M，在收到定位请求信息M后，提取定位请求信息M中的所有RSSI值，并对设定时间段T内的一组RSSI值去掉其中的最大值和最小值后求平均值，将该平均值作为请求定位的中继节点的第一RSSI值；/n路径损耗因子计算模块，用于计算路径损耗因子，对确定了第一RSSI值的中继节点，向传感器节点模块A发送路径损耗因子请求R；接收到所述路径损耗因子请求R的传感器节点模块A，向周围一跳范围内的其余中继节点或其余传感器节点模块A发送第二RSSI，其余传感器节点模块A只接收除要求定位的中继点以外的一跳范围内的传感器节点模块A或者其余中继节点发送的第二RSSI值，收到第二RSSI值的中继节点计算路径损耗因子n，并向要求定位的中继节点回复该路径损耗因子n；/n第二计算模块，用于计算传感器节点模块A之间的距离，中继节点在收到路径损耗因子n值后，基于n值计算传感器节点模块A之间的距离；/n决策模块A，用于决策流速检测数据的传输模式；设定距离阈值，然后判断第二计算模块的计算结果是否低于所述距离阈值，如果是，则将第二计算模块中计算结果低于距离阈值的传感器节点模块A中保存的流速数据传输至与该传感器节点模块A连接的中继节点，基于中继节点传输压水试验中流速检测数据；如果否，则不作处理，基于传感器节点采集并传输压水试验中的流速检测数据。/n...

【技术特征摘要】
1.一种灌浆工程中的压水试验检测系统，其特征在于，包括传感器节点模块A、中继节点模块、检测模块、第一计算模块、路径损耗因子计算模块、第二计算模块和决策模块A；
传感器节点模块A，在传感器节点模块A中设置有流速仪探头，在灌浆设备的位置设置传感器节点模块A，每台所述灌浆设备配置有至少一个所述传感器节点模块A；
中继节点模块，设置有至少一个中继节点，所述中继节点与多个传感器节点模块A连接，所述中继节点向周围一跳范围内的传感器节点模块A周期性地广播定位请求信息M；
检测模块，检测灌浆设备控制系统是否发出数据采集指令，如果是，则通过伺服系统将设置在所述传感器节点的流速仪探头缓慢放入试验钻孔，所述流速仪探头用于采集试验钻孔内的流速数据，并将采集的流速数据保存在传感器节点模块A；
第一计算模块，用于计算中继节点的第一RSSI值，保存有流速数据的传感器节点模块A接收所述中继节点模块的定位请求信息M，在收到定位请求信息M后，提取定位请求信息M中的所有RSSI值，并对设定时间段T内的一组RSSI值去掉其中的最大值和最小值后求平均值，将该平均值作为请求定位的中继节点的第一RSSI值；
路径损耗因子计算模块，用于计算路径损耗因子，对确定了第一RSSI值的中继节点，向传感器节点模块A发送路径损耗因子请求R；接收到所述路径损耗因子请求R的传感器节点模块A，向周围一跳范围内的其余中继节点或其余传感器节点模块A发送第二RSSI，其余传感器节点模块A只接收除要求定位的中继点以外的一跳范围内的传感器节点模块A或者其余中继节点发送的第二RSSI值，收到第二RSSI值的中继节点计算路径损耗因子n，并向要求定位的中继节点回复该路径损耗因子n；
第二计算模块，用于计算传感器节点模块A之间的距离，中继节点在收到路径损耗因子n值后，基于n值计算传感器节点模块A之间的距离；
决策模块A，用于决策流速检测数据的传输模式；设定距离阈值，然后判断第二计算模块的计算结果是否低于所述距离阈值，如果是，则将第二计算模块中计算结果低于距离阈值的传感器节点模块A中保存的流速数据传输至与该传感器节点模块A连接的中继节点，基于中继节点传输压水试验中流速检测数据；如果否，则不作处理，基于传感器节点采集并传输压水试验中的流速检测数据。


2.根据权利要求1所述的一种灌浆工程中的压水试验检测系统，其特征在于，在路径损耗因子计算模块中，采用如下公式计算路径损耗因子n：









其中，RSSIb为传感器节点a的RSSI值，RSSIa为传感器节点b的RSSI值，da为传感器节点a至参考节点d0的距离，db为传感器节点b至参考节点d0的距离，Xσ为平均值为0、方差为σ的高斯随机噪声变量。

【专利技术属性】
技术研发人员：徐蒙，徐力生，
申请(专利权)人：中南大学，长沙力金科技开发有限公司，长沙灌钻电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43